A MILP optimization model for the impact assessment of dispatchable thermal loads in retail industry

In this Thesis, a Mixed-Integer Linear Programming optimization model is presented. The model is applied to simulate the operation of an existing retail industry facility in Northern Italy and a study on the economic impact of the application of the optimization algorithm is carried out, considering refrigeration thermal needs as dispatchable loads. In the first part, an introduction on the importance of optimization algorithms as a modern approach to many energy systems design and operation problems is presented, conjointly with a review of the most significant publications of optimization algorithms applied to the energy sector. Then the main innovative contributions of the present work are listed. The second part of the work concerns the development of an energy model for the supermarket, that starts from the consideration of all the goods involved in the supermarket operation and returns the demand profile for all thermal and electrical needs of the building, considering the energy system configuration and common design choices. The third part is focused on the presentation of the optimization model developed for this study. The results and the following analysis are carried out consequently and show a significant cost reduction for the energy-related operating costs of the supermarket, with a specific trend that will be investigated together with the analysis of the cost reduction, showing that the major portion of the savings is obtained by allowing minimal temperature variations. At the end, conclusions derived from the whole study are presented.

In questa Tesi si presenta un modello Mixed-Integer Linear Programming. Il modello viene applicato alla simulazione dell'operazione di un edificio realmente esistente nella grande distribuzione, nel Nord Italia, e viene svolto uno studio sull'impatto economico dell'algoritmo di ottimizzazione applicato considerando i carichi termici refrigerativi come carichi dispacciabili. Nella prima parte è presentata un'introduzione sull'importanza degli algoritmi di ottimizzazione come approccio a molti problemi di progettazione e gestione di sistemi energetici, contestualmente ad una revisione delle principali pubblicazioni di algoritmi di ottimizzazione applicati nel mondo dell'energia. In seguito, vengono elencati i principali contributi innovativi di questo studio. La seconda parte è improntata sullo sviluppo di un modello energetico del supermercato, che partendo dalla considerazione di tutti i beni coinvolti nell'operatività dello stesso fornisca il profilo di domanda per i fabbisogni termici ed elettrici dell'edificio, considerando la configurazione dell'impianto e tipiche scelte progettuali. La terza parte è focalizzata sulla presentazione del modello di ottimizzazione sviluppato per questo studio. Conseguentemente, vengono presentati i risultati e la loro analisi, che evidenzia un notevole risparmio sui costi del supermercato legati all'energia, con un andamento particolare che verrà studiato insieme all'analisi della riduzione del costo, e che indica che la maggior parte del risparmio si ottiene entro minime variazioni di temperatura. Infine, vengono presentate le conclusioni derivate dall'intero studio.